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草莓采摘机器人练出“海葵手”,轻松搞定无损采收

IP属地 中国·北京 现代快报 时间:2026-03-21 10:32:03

南京市江宁区丰硕农场的草莓大棚里,翠绿的藤蔓间,鲜红的草莓挂满栽培架。一台草莓采摘机器人在栽培架间自由移动,“看到”成熟的草莓,它便“驻足”,再用“手”轻柔摘下。一拖一拽一转,一颗新鲜的草莓就这样放进了篮子里。这是南京农业大学汪小旵教授团队设计的二代草莓采摘机器人,添加了仿生式气动软夹爪,实现高架草莓无损去茎的精准自动化采收。



练出“海葵手”,轻柔无损效率高

机器人采摘草莓的过程精准又轻柔,每一步都复刻着人工逻辑。先由头部的深度相机快速扫描,精准识别出成熟草莓的位置,避开枝叶遮挡和未成熟果实,将位置信息实时传送给主控机,主控机快速分析后,指令机械臂缓慢伸展,带动末端的“仿生软夹爪”精准移动到草莓正下方,柔性触手缓缓向内贴合,稳稳托住草莓底部,紧接着机械臂轻轻向上拖拽,让草莓自然脱落,最后机械臂移动到收纳盒上方,将草莓平稳放入篮子里。

摘下的草莓,表面光滑无划痕,没有残留的果梗,果肉饱满紧实。


团队成员黄慧星一边操作手中的遥控器,一边补充说:“深度相机是机器人的‘眼睛’,能分清草莓熟没熟,把信息传给‘大脑’,‘大脑’再指挥‘手’去采摘,每一步都精准可控。”

“这是我们的第二代草莓采摘机器人,主打无损去茎。”汪小旵站在机器人旁,向现场人员介绍,“你看这个‘海葵手’,柔性材质,不碰伤果子。”因为形似海葵,汪小旵团队便给仿生式气动软夹爪起了一个“海葵手”的称呼。

汪小旵团队跳出传统设计思路,创新采用包络,并设计模仿人类采摘行为的“拖拽-旋转”动作,同时提出基于一种深度学习模型的遮挡处理与抓取位姿调整策略,从末端执行器、采摘动作与智能决策多维度发力,实现高架草莓无损去茎的精准自动化采收。

破解产业瓶颈攻克自动化采摘难点


目前,国内外都没有完全产业化的草莓采摘机器人。汪小旵坦言,农业环境比工业环境复杂得多,一款无损自动采摘的草莓机器人面临很多难题。

草莓枝叶交错、果实相互遮挡,成熟与未成熟的草莓混在一起,很容易让机器人“看走眼”,识别起来就有困难。“第一代机器人是夹剪一体,剪完直接丢进篮子,简单粗暴。”汪小旵说,第二代需要抓取后做“拖拽-旋转”动作,像人摘草莓一样,既要平稳,又要让果梗自然断裂,难度大幅提升。同时,草莓果皮娇嫩,传统夹剪、气吸式采摘,要么留果梗,要么碰伤果实,运输时还会划伤相邻草莓。


针对这些难题,汪小旵团队实现了三大突破。一是打造仿生式气动软夹爪。灵感来自海葵进食,软夹爪用柔性硅胶制成,四层错位触手能完全包裹不同大小的草莓,通过气压调节收放,轻柔又稳定,从根本上避免机械损伤。二是设计仿人采摘动作。“拖拽-旋转”动作复刻人类采摘逻辑,让草莓花梗自然断裂,彻底解决果梗残留问题,实现无损去茎。三是优化智能识别策略。基于YOLOv12深度学习模型,能应对果实遮挡难题,优先选择遮挡最少的草莓,动态调整抓取姿势,提升复杂环境下的作业稳定性。

田间试验显示,机器人抓取成功率达84%,平均20秒就能摘下一颗草莓,采摘效果接近人工,损伤率大幅降低。

无损采摘技术可推广至多种软质果蔬

当前,草莓采摘多依赖人工,耗时耗力,且人工采摘难免出现损伤,而这款机器人的出现,为设施农业草莓产业升级提供了关键支撑。


“现在草莓采摘用工成本高、损耗大,机器人能24小时不间断作业,减少人工投入,还能保证果实品质。”汪小旵表示,目前样机已完成多次田间试验,下一步将持续优化,推动技术落地。

现代快报记者了解到,这款机器人的技术,不仅适用于草莓,还能推广到其他软质果蔬,比如番茄、樱桃、树莓等。汪小旵表示,这款草莓采摘机器人的突破,不仅破解了自身采收难题,更为各类软质果蔬智能化采摘打开新思路。

黄慧星对未来的机器人充满期待:“未来我们还能给机器人增加分类功能,根据草莓大小、品质自动分拣、包装,直接对接市场,进一步降低人工成本,助力农业智能化发展。”

通讯员 谷雨 严楚越 王爽 现代快报/现代+记者 李楠/文 王玉秋晨/摄

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